Колебательная характеристика резонансного усилителя.

 

 

 

Рабочая точка транзистора перемещается в такт с нч колебанием поэтому происходит непрерывное изменение угла отсечки несущего сигнала. Амплитуда 1й гармоники посл-ти косинусоидн. импульсов оказывается промодулированной во времени. Рез. контур. В коллекторной цепи выделяет ток 1й гармоники с переменной амплитудой которая пропорциональна мод. сигналу.

При мод. напряжении смещения закон изменения тока 1й гармоники будет отличаться от закона изменения мод. сигнала в силу нелинейности ф-й Берга. Сводится к min при правильном выборе пределов изм. Углов отсечки и глубины модуляции не более 40-50%.

51. Принципы детектирования АМ сигналов

Операция детектирования обратна процессу модуляции, т.е если на поле детектора действует U_вх(t)=U_Mвх(1+МcosΩt)cosw₀t, то на выходе: U_вых(t)= U_MвыхcosΩt

Качество работы дететектора оценивается коэффициентом детектирования K_дет=U_Mвых/(M U_Mвх).

Линейный коллекторный детектор

RC контур в коллекторной цепи выполняет функции фильтра, который подавляет высокочастотные спектральные составляющие для того: 1/(w₀c)<<Z_n; 1/(Ωc)>>Z_n → для сигнала с Ω сопротивление параллельного RC контура трансформируется в резистивную нагрузку. Z_n(Ω)→R; Z_n(w)→0.

Если напряжение U_вх на базе будет велико, то можно использовать кусочно линейную аппроксимацию входной характеристики транзистора, θ=90⁰

Импульсы коллекторного тока оказываются промодулированными по амплитуде. Для низкочастотной составляющей коллекторного тока: I_OK=i_Kmax*α₀(θ)=SU_Mвх(1+McosΩt) α₀(90⁰)= 0,318SU_Mвх(1+McosΩt). α₀(θ) - функция Берга.

U_вых(t)=E_пит - I_OKR= E_пит - 0,318SRU_Mвх(1+McosΩt)

Если отсечь постоянную составляющую U_вых(t)=0,318SRU_MвхMcosΩt

K_дет= U_Mвых/(M U_Mвх)=0,318RS.

При коллекторном детектировании амплитуда входного и выходного сигнала связаны прямой пропорциональностью. Такой режим работы детектора называют линейным.

Квадратичный детектор

Режим детектирования слабых сигналов. ВАХ аппроксимирована степенным полиномом

i(U)=a₀+ a₁(U_вх-U₀)+ a₂(U_вх-U₀)²+....

U_вх(t)=U_см+ U_М(1+ McosΩt)cosw₀t

i(U)=a₀+ a₁ U_М(1+ McosΩt)cosw₀t + a₂(U_М(1+ McosΩt)cosw₀t)²+....≈a₂U_M²McosΩt+(a₂/4)*U_M²M²cos2Ωt

Выходной сигнал после детектирования оказывается пропорциональным U_m². Такое детектирование АМ сигналов называют квадратичным. Слагаемое с cos2Ωt → появление нелинейных искажений.

K_НЛ=I(2Ω)/I(Ω)  =M/4. При глубокой амплитудной модуляции нелинейные искажения значительны. При М→1 К_НЛ→25%.

Диодный детектор

На практике в силу простоты чаще всего используют диодный детектор.

1/(ΩC)>>Z_n>>1/(w₀c)

Если вход подан большой по амплитуде сигнал → ВАХ аппроксимируется кусочно линейным способом, U_см=0.

U_вх(t)=U_Mcosw₀t

Конденсатор заряжен через открытый диод во время положительной полуволны быстрее, нет разряжения через резистор R. Поэтому осцилограмма U_вых(t) представляет собой пилообразную кривую.

Средний уровень выходного напряжения близок по амплитуде ко входному сигналу.

U_вых = const.

Выходное напряжение к диоду, приложенное в обратном направлении (запирающее напряжение) и одновременно являющееся напряжением смещения: U_см= - U_вых

cos θ=(U_отс-U_см)/U_m=-(U_см/U_M)= U_вых/U_M=К_дет

К_дет= cos θ

К_дет можно приблизить к 1, работая с θ→0⁰.

52. Нелинейные искажения в АМ детекторе (в 51 вопросе)

53. Коэффициент детектирования АМ детектора (в 51 вопросе)

54. Детектирование ЧМ колебаний. Синхронное детектирование.

i(t) = a₁E₀E_r|cos(2w_st+θ_sθ_r)+cos(θ_s-θ_r)|

θ_s-θ_r=0; при π → |i₀|=max

При наличии АМ колебания на выходе пропорционального току i_n(t), т.е совпадает по форме с законом модуляции амплитуды (какое то непонятное сокращение(больше всего похоже на "входного")) колебания. Т.е на выходе преобразователя (непонятное слово похоже на "вцелости") прерванное сообщение → обработка линейная; преимущества - высокая избирательность слабых сигналов на фоне шумов.

55. Генерирование колебаний (Система с обратной связью)

При ПОС и выполнении:

1) условия баланса амплитуд К_ос(w)* К_у(w)=1;

2) условия баланса фаз ϕ_ос+ϕ_у=2πn, n ϵ N.

усилитель теряет устойчивость и переходит в автоколебательный генераторный режим.

Любой автогенератор состоит из:

1) Источника питания

2) Нелинейный усилитель с частотно задающими цепями

3) Цепь ОС

В качестве резонансных цепей используют колебательные LC-контуры, RC-цепи и сосредоточенными или распределенными параметрами.

При анализе и расчете автогенераторов возникает 2 основных задачи:

1) Необходимость выяснить, при каких условиях устройство с ОС являются неустойчивыми

2) Определить A и w автоколебаний в стационарном режиме

В момент запуска в колебательной цепи возникают свободные колебания обусловленные замыканием цепей, переходными процессами и т д. За счет ПОС эти первоначальные колебания усиливаются причем пока амплитуда мала, усиление ≈ линейно и цепь можно рассматривать как линейную.

1 задача решается сравнительно легко. Энергетически процесс нарастания амплитуд объясняется тем, что за один период усилитель передает в нагрузку энергию больше той, которая расходовалась за это время. Начинается проявление нелинейного устройства и усиление уменьшается. В конечном итоге настает некоторый баланс, когда энергия отдаваемая усилителем за один период, расходуется за это же время в R_n. Такой режим называют стационарным.

При практической реализации используют различные виды ПОС.

Схемы автогенераторов

Трансформаторная обратная связь            Униполярный генератор

 

 

Биполярный генератор: Цель r и C (автосмещение) – позволяет поддерживать рабочую точку на минимальном участке ВАХ                  

 

 

Кондуктивная обратная связь

(индуктивная 3х точка): Трансформатор подключен к 3м точкам контура по высокой частоте

Емкостная обратная связь